Da li je turbo pobedio kompresor?

Pitanje je staro „eonima“, da li je bolji turbo punjač ili kompresor? Oba rešenja imaju svoje pristalice, svoje prednosti, ali da li je moderna turbo tehnologija zadala smrtni udarac mehaničkom kompresoru?

Pitanje je aktuelno od kada su sistemi dostupni na automobilima i neodvojivi su deo auto-moto sporta i tjuning supkulture. Svaki ljubitelj klasika zna da su kompresori tradicionalno korišćeni na velikim V8 motorima, dok su turbo punjači više vezani za manje motore, koji su na taj način dobijali snagu većih blokova.

Veliki broj istraživanja je podrazumevao optimizovanje oba sistema, tako da se logično na kraju nameće pitanje – koji je bolji? Kompresori obezbeđuju viši obrtni moment na nižim obrtajima, pokreće ih remen, a stvaraju povećani pritisak već pri radu u leru, značajno povećavajući obrtni moment i snagu. Nedostatak ovog sistema je kako broj obrtaja kolenastog vratila raste, parazitski gubici koji se javljaju u radu kompresora nadvladavaju beneficije koje on donosi. Prednost leži i u mogućnosti „pakovanja“, jer se sjajno uklapaju u „V“ konfiguraciju cilindarskih redova. Rani kompresorski sistemi su crpili konjske snage već na nekih 3.000 o/min, tako da su ugrožavali krajnje performanse. Različiti dizajni poput „Blower Bentleyja“ i „Avantija“, značajno su unapredili karakteristike. Potonji je inkorporirao lamele u cilju odvajanja pri visokim obrtajima, ali se u tom slučaju moraju premostiti lopatice kompresora, što dodaje na složenosti sistema.

Za razliku od kompresora, turbo izvlači energiju iz vrelih izduvnih gasova, koje koristi za okretanje turbine. Mana se ogleda u tome što pri niskim obrtajima nema dovoljno energije da se stvori visok pritisak. Prva generacija automobila sa turbo motorima bi benefite turba osetila tek pri 2.500 o/min, ali nakon toga sve do „crvenog“.

Istraživanja su se zatim fokusirala na izvlačenje više energije pri nižim obrtajima radilice. Napravljeno je nekoliko vrhunskih dostignuća, tako da moderni turbo punjači imaju ekstremno lako kompresorsko kolo i vrte se mnogo brže u odnosu na sisteme iz ranijih generacija.

Mali turbo punjači, razvijeni osamdesetih godina, koristili su novu tehnologiju u cilju bržeg rotiranja i izvlačenja što je više energije iz izduva.

Jedna od opasnosti kod malih turba je ta da povratni pritisak može lako da nadvlada onaj željeni. Pri visokim obrtajima, povratni pritisak zapravo može da zaustavi vazduh koji bi trebalo da ulazi u cilindre, tako da su kreirani regulacioni ventili, koji premošćuju turbo pri visokim obrtajima.

Međutim, i ti ventili koji regulišu protok gasova imaju sopstvene probleme, kao što je „rupa“ koja se stvara kada se otvaraju a sva energija se izbaci kroz izduv. Često je potrebno nekoliko sekundi da se vrati pritisak. Porsche 930 Turbo je verovatno najbolji primer turbo „rupe“, jer kasni pri niskim obrtajima, ali kada se aktivira, momentalno se dobija 100 ks.

Teškoća koja je prisutna i kod kompresora i kod turba se ogleda u tome što je sabijeni vazduh vreo, što dramatično redukuje efikasnost ukupnog sistema.  Tada na scenu stupaju međuhladnjaci koji su postali čuveni na Subaru Imprezi STI i Mitsubishi Lanceru EVO, u velikoj meri unapređujući performanse, što je za rezultat imalo od 30 do 50 ks više u odnosu na postojeće turbo i kompresorske postavke.

Svi smo videli turbo motore sa ogromnim međuhladnjacima. To naravno radi posao, ali i dodaje složenije sprovođenje i odvođenje komprimovanog vazduh u i iz jedinice.

Intenzivna istraživanja su dovela do naprednih turbo sistema, uključujući Porsche 959 i Mazdu RX-7 sa FD sekvencijalnim twin-turbo punjačima. Jedan punjač je optimizovan za rad pri nižim obrtajima dok je drugi zadužen za funkcionisanje pri višim obrtajima. Ova postavka je izuzetno složena, zahteva kompjuter koji njom upravlja a cena je naravno vrtoglava. Međutim, radi posao, jer je dodatna snaga dostupna od 1.500 do 13.000 o/min.

Tu su i „dual-scroll“ turbo punjači, razvijeni da koriste impulse u izduvnom sistemu da bi se „zavrteli“ ranije, ali i dalje funkcionišu pri višim obrtajima. Po ovom rešenju je danas poznat BMW.

Još jedan revolucionarni proboj u dizajnu turbo punjača se dogodio sa Shelby Dodge Garrett Variable Nozzle Turbom, skraćeno VNT-om, 1989. godine.

VNT koristi seriju pokretnih krilaca na vreloj izduvnoj strani turba da bi se efektno promenila veličina punjača. Rešenje je sjajno jer je dodatni pritisak dostupan gotovo pri „leru“, a ide sve do „crvene linije“. Porsche je tvrdio da je izumeo tu tehnologiju 28 godina kasnije, kada su je usvojili Boxser i Cayman 2017. godine.

Na kraju, da li je turbo pobedio? Mada je razvoj turbo punjača otišao daleko ispred, ljubitelji kompresora ne odustaju. Otkriće ekstemno efikasnih elektromotora je dovelo do povratka kompresorskog dizajna. Više nema potrebe da se koristi remen ili bregasto vratilo, jer se elektromotori koriste da zavrte kompresor, stvarajući pritisak sa značajno manjim parazitskim gubicima.

Proizvođači automobila rade i na hibridnim sistemima, koji uključuju kompresore pokretane motorima za niže obrtaje i turbo punjače za više obrtaje. Zbog sve većeg imperativa efikasnosti i manje potrošnje goriva u današnje vreme, za očekivati je da u godinama koje dolaze imamo sve više ovih naprednih, u suštini kompjuterizovanih sistema.

Pavle Barta

(6360)